JP5727643B1 - Piston ring and reciprocating compressor - Google Patents
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Abstract
【課題】シール性の優れたピストンリング、及びシール性が優れて効率よくガスを圧縮することができる往復圧縮機を提供する。【解決手段】ピストンリング1が、ピストン軸方向において重ねて配置される第1リング5及び第2リング6を備える。第2リング6はピストン軸方向において第1リング5の高圧側に配置されるものである。第1リング5は、第2リング6に臨み半径方向外側に行く程ピストン軸方向において第2リング6側に近づく被押圧面512を備える。第2リング6は、第1リング5に臨んで被押圧面512に接触し半径方向内側に行く程ピストン軸方向において第1リング5側に近づく押圧面641を備える。押圧面641に第1リング5の合口50に通じる低圧溝642が形成される。【選択図】図1A piston ring having excellent sealing performance and a reciprocating compressor having excellent sealing performance and capable of efficiently compressing gas are provided. A piston ring (1) includes a first ring (5) and a second ring (6) arranged to overlap in the piston axial direction. The second ring 6 is disposed on the high pressure side of the first ring 5 in the piston axial direction. The first ring 5 includes a pressed surface 512 that faces the second ring 6 and approaches the second ring 6 side in the piston axial direction as it goes outward in the radial direction. The second ring 6 includes a pressing surface 641 that faces the first ring 5 and comes into contact with the pressed surface 512 and approaches the first ring 5 side in the piston axial direction as it goes radially inward. A low pressure groove 642 that leads to the joint 50 of the first ring 5 is formed on the pressing surface 641. [Selection] Figure 1
Description
本発明はピストンの外周面に装着されるピストンリング及びこれを備えた往復圧縮機に関する。 The present invention relates to a piston ring mounted on an outer peripheral surface of a piston and a reciprocating compressor including the same.
従来、往復圧縮機やピストンエンジン等においては、シリンダー内のガスがピストンとシリンダーの間から漏れないようにするため、ピストンリングが用いられている。 Conventionally, piston rings are used in reciprocating compressors, piston engines, and the like to prevent gas in the cylinder from leaking between the piston and the cylinder.
例えば特許文献1には、第1リングと第2リングとで構成されたピストンリングが開示されている。第1リングと第2リングは二段重ねした状態でピストンの外周面に形成されたリング溝に装着される。第1リングと第2リングは共に合口を有しており、互いの合口をピストンの周方向にずらした状態でリング溝に配置される。
For example,
ところで、特許文献1に開示されたピストンリングは、第1リングと第2リングのうち、高圧側に配置されたリングが低圧側に配置されたリングを押圧して両リングが密着する。しかし、両リングの密着性は低く、シール性が高くない。
By the way, the piston ring disclosed by
また、両リングはリング溝の奥部に入り込んだ高圧のガスによりシリンダーの内周面に押圧される。しかし、この押圧力は大きいとは言えず、ピストンリングとシリンダーの内周面との間からガス漏れが生じる可能性があり、この点でもシール性が高くない。 Both rings are pressed against the inner peripheral surface of the cylinder by the high-pressure gas that has entered the inner part of the ring groove. However, this pressing force cannot be said to be large, and gas leakage may occur from between the piston ring and the inner peripheral surface of the cylinder. Also in this respect, the sealing performance is not high.
そこで、本発明は、高いシール性を有するピストンリング、及びピストンとシリンダーの間のシール性が高く効率よくガスを圧縮することができる往復圧縮機を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a piston ring having high sealing performance and a reciprocating compressor having high sealing performance between a piston and a cylinder and capable of efficiently compressing gas.
前記目的を解決するため、請求項1に係る発明のピストンリングは、ピストン軸方向において重ねて配置される第1リング及び第2リングを備え、前記第2リングは前記ピストン軸方向において前記第1リングの高圧側に配置されるものであり、前記第1リングは、前記第2リングに臨み半径方向外側に行く程前記ピストン軸方向において前記第2リング側に近づく被押圧面を備え、前記第2リングは、前記第1リングに臨んで前記被押圧面に接触し半径方向内側に行く程前記ピストン軸方向において前記第1リング側に近づく押圧面を備え、前記押圧面に前記第1リングの合口に通じる低圧溝が形成される。 In order to solve the above-mentioned object, a piston ring according to a first aspect of the present invention includes a first ring and a second ring that are arranged to overlap each other in the piston axial direction, and the second ring is the first ring in the piston axial direction. The first ring includes a pressed surface that approaches the second ring side in the piston axial direction toward the second ring toward the outer side in the radial direction. The two rings include a pressing surface that faces the first ring and comes into contact with the pressed surface toward the inner side in the radial direction toward the first ring side in the piston axial direction. A low pressure groove leading to the joint is formed.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のピストンリングにおいて、前記被押圧面に前記低圧溝に嵌め込まれる突部が形成される。 According to a second aspect of the present invention, in the piston ring according to the first aspect, a protrusion that is fitted into the low pressure groove is formed on the pressed surface.
請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載のピストンリングにおいて、前記低圧溝が前記第2リングの周方向に延びてその両端部が前記第2リングの合口に臨む両端面から開口しないように形成される。 The invention according to claim 3 is the piston ring according to claim 1 or 2, wherein the low-pressure groove extends in the circumferential direction of the second ring, and both end portions thereof face the joint of the second ring. So as not to open.
請求項4に係る発明の往復圧縮機は、シリンダーの圧縮室に吸い込まれたガスを、前記シリンダー内のピストンで圧縮する往復圧縮機であって、前記ピストンの外周面にリング溝が形成され、このリング溝に請求項1乃至3のいずれか1項に記載のピストンリングが設けられ、このピストンリングの前記第2リングが前記第1リングの前記圧縮室側に重ねて配置される。
The reciprocating compressor of the invention according to claim 4 is a reciprocating compressor that compresses the gas sucked into the compression chamber of the cylinder with the piston in the cylinder, and a ring groove is formed on the outer peripheral surface of the piston, The piston ring according to any one of
本発明のピストンリングは、第1リングが被押圧面を備えている。この被押圧面は、第2リングに臨み半径方向外側に行く程ピストン軸方向において第2リング側に近づく。このため、ピストンの駆動時においてシリンダー内の高圧側のガスによって第2リングが低圧側に押圧されたとき、この第2リングによって第1リングが半径方向外側に押圧されるようになる。このため、第1リングはシリンダーの内周面に大きな力で押し付けられるようになる。従って、シール性を向上することができる。 In the piston ring of the present invention, the first ring has a pressed surface. The pressed surface approaches the second ring in the piston axial direction as it faces the second ring and goes radially outward. For this reason, when the second ring is pressed to the low pressure side by the high pressure side gas in the cylinder when the piston is driven, the first ring is pressed radially outward by the second ring. For this reason, the first ring comes to be pressed against the inner peripheral surface of the cylinder with a large force. Accordingly, the sealing performance can be improved.
また、第2リングの第1リングに臨む押圧面には、第1リング5の合口に通じる低圧溝が形成される。このため、ピストンの駆動時には、シリンダー内の低圧側のガスが、第1リングの合口を介して第2リングの低圧溝に入り込んで低圧溝内は低圧になり、これにより第1リングの被押圧面は第2リングの押圧面によって大きな力で押圧されて被押圧面と押圧面が密着するようになる。従って、シール性をさらに向上することができる。
In addition, a low pressure groove communicating with the joint of the
また、請求項2に係る発明では、第1リングが第2リングに対して半径方向に移動しようとしたときには、突部が第2リングに引っ掛かり、これにより、第1リングが第2リングに対して半径方向に移動することが防止される。このため、第1リングと第2リングは半径方向に一体的に移動するようになり、第1リングと第2リングが均等に摩耗しやすくなる。
In the invention according to
また、請求項3に係る発明では、シリンダー内の高圧側のガスが、第2リングの合口を介して低圧溝に入り込み難くなり、低圧溝内を十分に低い圧力にすることができる。このため、第1リングの被押圧面と第2リングの押圧面は、より一層密着しやすくなり、シール性をさらに向上できる。 In the invention according to claim 3, the high-pressure side gas in the cylinder is difficult to enter the low-pressure groove through the joint of the second ring, and the pressure in the low-pressure groove can be made sufficiently low. For this reason, the pressed surface of the first ring and the pressing surface of the second ring are more easily adhered, and the sealing performance can be further improved.
また、請求項4に係る発明では、ピストンリングによって圧縮室側のガスが低圧側に漏れることを防止することができる。このため、圧縮室内のガスを効率良く圧縮することができる。 In the invention according to claim 4, the piston ring can prevent the gas on the compression chamber side from leaking to the low pressure side. For this reason, the gas in a compression chamber can be compressed efficiently.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
まず第1実施形態について説明する。本実施形態に係るピストンリング1は、後述する往復圧縮機2のピストン81(図7参照)に装着されるものである。
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described. The
図1はピストンリング1をピストン81に装着した往復圧縮機2の要部断面図である。図1中、80はシリンダーである。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a reciprocating
以下、ピストン81の軸方向をピストン軸方向と記載し、ピストンリング1については、ピストン81に装着した状態における方向を基準にして説明する。また、ピストン軸方向おいてピストン81の先端側となる圧縮室802側(図1中D1に示す方向)を高圧側と定義し、ピストン軸方向においてピストン81の基端側となる圧縮室802側と反対側(図1中D2に示す方向)を低圧側と定義する。
Hereinafter, the axial direction of the
ピストンリング1は、図2に示すように、第1リング5と第2リング6を備えている。第1リング5と第2リング6は、ピストン軸方向において重ねて配置され、第2リング6は第1リング5の高圧側に配置される。
As shown in FIG. 2, the
第1リング5及び第2リング6の材質は、自己潤滑性を有するPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)や二流化モリブデン、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)などの合成樹脂又はこれらの樹脂とカーボンやカーボン繊維などの複合材である。
The material of the
図3(a)に示すように、第1リング5には周方向の一部を分断する合口50が形成されている。
As shown in FIG. 3A, the
第1リング5は、ピストン軸方向から見て円形リング状の主部51と、主部51から第2リング6側に突出した突部52を備えている。図3(b)に示すように、主部51の周方向に直交する断面形状は、直角三角形状である。
The
主部51は、低圧側面510、外周面511、及び被押圧面512を備えている。低圧側面510は第2リング6側と反対側に臨み、ピストン軸方向と直交している。
The
外周面511は、ピストン軸方向から見て円形リング状を成し、ピストン軸方向と平行である。外周面511の第2リング6と反対側の端縁は、低圧側面510の外周縁に繋がっている。外周面511のピストン軸方向における長さは、低圧側面510の幅よりも小さく、主部51の断面はピストン軸方向と直交する方向に長い。
The outer
被押圧面512は、内周縁が低圧側面510の内周縁に繋がり、外周縁が外周面511の第2リング6側の端縁に繋がっている。被押圧面512は、半径方向外側に行く程ピストン軸方向において第2リング6側に近づくように傾斜した傾斜面で構成されており、テーパー状である。
The pressed
図3(a)に示すように、突部52は主部51の周方向に延びる突条520を備えている。本実施形態の突部52は2条の突条520で構成されている。一方の突条520である突条520Aは、合口50に臨む主部51の一方の端面514から合口50と反対側の部分516の手前までの範囲に連続して形成されている。他方の突条520である突条520Bは、主部51の他方の端面515から合口50と反対側の部分516の手前までの範囲に連続して形成されている。すなわち、突部52は、第1リング5の周方向において、合口50と、合口50と反対側の部分516の2箇所で分断されている。以下、第1リング5の主部51の合口50と反対側の部分516、すなわち、第1リング5の周方向において両突条520の間に位置して突条520の形成されていない部分516を合口覆部516と記載する。
As shown in FIG. 3A, the
各突条520は、被押圧面512の幅方向の中間部に形成されている。図1に示すように、各突条520は、第1リング5の周方向に直交する断面の形状が、第2リング6側に向かって凸となる半円状である。
Each protrusion 520 is formed at an intermediate portion in the width direction of the pressed
第2リング6は、第1リング5の高圧側に重ねて配置される。図5(a)に示すように、第2リング6には周方向の一部を分断する合口60が形成されている。合口60は直角合口であって、第2リング6の両端面67,68は、第2リング6の周方向に直交している。なお、第1リング5の合口50及び第2リング6の合口60は、斜合口であってもよいし、段付合口であってもよい。
The
第2リング6の合口60は、第1リング5の合口50と周方向に略180度ずれた位置に配置される。第2リング6の合口60は、第1リング5の合口覆部516の高圧側に配置され、合口覆部516によって覆われる。第1リング5の合口覆部516は、周方向の長さが第2リング6の合口60よりも長くなっている。このため、第2リング6が摩耗して第2リング6の合口60が多少大きくなったとしても、合口覆部516で合口60が覆われるようになっている。
The
図5(b)に示すように、第2リング6は、半径方向外側程ピストン軸方向の長さが短くなっている。第2リング6は、高圧側面61、外周面62、内周面63、及び低圧側面64を備えている。
As shown in FIG. 5B, the
高圧側面61は第1リング5と反対側に臨んでいる。高圧側面61は、外側部分610、内側部分611、及び段差面612で構成されている。外側部分610及び内側部分611はピストン軸方向に直交している。内側部分611は外側部分610よりも一段低圧側に落ち込んでいる。内側部分611の外周縁と外側部分610の内周縁は、段差面612を介して繋がっている。段差面612はピストン軸方向と平行である。外側部分610の半径方向内側には、内側部分611と段差面612とで囲まれた切欠部66が形成されている。
The high
外周面62及び内周面63は、ピストン軸方向から見て同心の円形リング状を成し、ピストン軸方向と平行である。外周面62は内周面63よりもピストン軸方向の長さが短い。外周面62の第1リング5側と反対側の端縁は、高圧側面61の外側部分610の外周縁に繋がっている。内周面63の第1リング5側と反対側の端縁は、高圧側面61の内側部分611の内周縁に繋がっている。
The outer
低圧側面64は第1リング5に臨んでいる。低圧側面64は、内側部分640と、内側部分640の半径方向外側に位置する押圧面641とで構成されている。内側部分640は、低圧側面64の半径方向内側の端部を構成している。内側部分640は、ピストン軸方向に直交している。内側部分640の内周縁は、内周面63の第1リング5側の端縁に繋がっている。
The low pressure side face 64 faces the
押圧面641は、内周縁が内側部分640の外周縁に繋がり、外周縁が外周面62の第1リング5側の端縁に繋がっている。押圧面641は、半径方向内側に行く程ピストン軸方向において第1リング5側に近づくように傾斜した傾斜面で構成されており、テーパー状である。押圧面641は第1リング5の被押圧面512と平行である。また、押圧面641と、被押圧面512は、幅が略同じである。
The
押圧面641には、第2リング6の周方向に延びる低圧溝642が形成されている。低圧溝642は、図5(c)に示すように、第2リング6の周方向の一端部から他端部まで連続して形成されており、第1リング5側から見て円弧状である。低圧溝642の長さ方向の両端部644,645は、第2リング6の周方向において、第2リング6の合口60に臨む両端面67,68よりも手前(合口60側と反対側)に位置しており、両端面67,68から開口していない。つまり、低圧溝642は両端部644,645が非開口であり、合口60に通じていない。
A
低圧溝642は、押圧面641の幅方向の中間部に形成されている。図1に示されるように低圧溝642の断面形状は、突部52よりも一回り大きい半円状である。
The
図1に示されるように、ピストンリング1が装着されるピストン81の外周面811には、断面コ字状のリング溝810が周方向に亘って形成されている。ピストンリング1は、例えば、第2リング6をリング溝810に嵌め込み、この後、第1リング5を第2リング6の半径方向外側からリング溝810に嵌め込むことで、ピストン81に装着される。このとき、第1リング5の突部52(突条520A,520B)は、第2リング6の低圧溝642に嵌め込まれる。
As shown in FIG. 1, a
前記のように第1リング5をリング溝810に嵌め込むとき、第1リング5の突部52は、第2リング6の押圧面641の低圧溝642よりも外側部分643を乗り越えて低圧溝642に嵌め込まれる必要がある。ここで、第2リング6の切欠部66は、突条520A,520Bにより外側部分643が押し込まれたときに、第2リング6の変形を許容するための隙間を形成する。このため、第1リング5は、リング溝810に容易に嵌め込むことができる。
As described above, when the
ピストンリング1をピストン81に装着した状態では、図1に示されるように、第1リング5の被押圧面512に第2リング6の押圧面641が面接触する。また、第1リング5の低圧側面510及び第2リングの低圧側面64が、リング溝810の低圧側の面に近接対向し、第2リングの高圧側面61の外側部分610がリング溝810の高圧側の面に近接対向する。また、第1リング5及び第2リング6の夫々の外側端部がピストン81の外周面811より半径方向外側に突出し、第1リング5の外周面511及び第2リング6の外周面62が、シリンダー80の内周面800に近接し、これによりピストン81の駆動時には、シリンダー80の内周面800とピストン81の外周面811との間がピストンリング1によってシールされるようになる。
In a state where the
ピストンリング1をピストン81に装着した状態では、第1リング5の突部52が、第2リング6の低圧溝642に嵌まり込む。このため、第1リング5が第2リング6に対して半径方向に移動しようとしたときには、第1リング5の突部52が第2リング6に引掛かり、第1リング5が第2リング6に対して半径方向に移動することが規制される。
In a state where the
また、第1リング5の一方の突条520Aの長手方向における合口50と反対側の端部521(図3(a)参照)は、第2リング6の低圧溝642の長手方向の一端部644(図5(c))に配置され、第1リング5の他方の突条520Bの長手方向における合口50と反対側の端部522(図3(a)参照)は、第2リング6の低圧溝642の長手方向の他端部645(図5(c))に配置される。このため、第1リング5が第2リング6に対して周方向に移動しようとしたときは、両突条520A、520Bのうちのいずれか一方の突条520が、低圧溝642の長手方向の対応する端面を構成する合口覆部516に当たり、第1リング5が第2リング6に対して周方向に移動することが規制される。これにより、第1リング5の合口50と第2リング6の合口60とが重なってシール性が低下することが防止される。
In addition, an end 521 (see FIG. 3A) on the opposite side to the joint 50 in the longitudinal direction of one protrusion 520 </ b> A of the
ピストン81の駆動時には、リング溝810内の第2リング6の高圧側及び半径方向内側に、シリンダー80内の高圧側のガスが入り込み、この高圧ガスにより第2リング6は低圧側及び半径方向外側に押圧される。従って、第1リング5の被押圧面512は、第2リング6の押圧面641によって押圧される。
When the
図1に示されるように、第1リング5の第2リング6に臨む被押圧面512は、半径方向内側に行く程ピストン軸方向において第1リング5側に近づくように傾斜している。このため、前記高圧ガスにより第2リング6が低圧側に押圧されたとき、この力により第1リング5は半径方向外側にも押圧される。このため、第1リング5はシリンダー80の内周面800に大きな力で押し付けられ、優れたシール性が確保される。
As shown in FIG. 1, the pressed
また、ピストンリング1をピストン81に装着した状態では、第1リング5の突部52(突条520A,520B)と、第2リング6の低圧溝642の内面との間に、第2リング6の合口60に通じる隙間10が形成され、この隙間10は低圧溝642の長さ方向の中間部において第1リング5の合口50に通じる。
When the
このため、ピストン81の駆動時には、第2リング6の低圧溝642に形成された隙間10に、シリンダー80内の低圧側のガスが、第1リング5の合口50を介して入り込む。これにより隙間10における圧力は、第2リング6とリング溝810の間における圧力よりも低くなる。このため、第1リング5の被押圧面512は押圧面641によって大きな力で押圧されて被押圧面512と押圧面641が密着し、シール性が一層高まる。
For this reason, when the
ピストン81の駆動時には、第1リング5及び第2リング6は、シリンダー80の内周面800に摺動する。このため、ピストン81が長期間駆動されると、第1リング5の半径方向外側の端部及び第2リング6の半径方向外側の端部は摩耗する。ここで、ピストン81の駆動時には、低圧側に配置される第1リング5とシリンダー80の内周面800との間の圧力は、高圧側に配置される第2リング6とシリンダー80の内周面800との間の圧力よりも低くなり、リング溝810に入り込んだ高圧ガスとの差圧が大きくなる。このため、第1リング5は第2リング6よりも大きな力でシリンダー80の内周面800に押圧され、第1リング5が第2リング6よりも摩耗しやすくなる。しかし、本実施形態のピストンリング1は、第2リング6の外周面62のピストン軸方向の長さが、第1リング5の外周面511のピストン軸方向の長さよりも短くなっており、第2リング6の半径方向外側の端部は、第1リング5の半径方向外側の端部よりも摩耗しやすくなっている。従って、第1リング5と第2リング6を均等に摩耗させることが可能になり、これによりピストンリング1の寿命を長くすることができる。
When the
図6に本実施形態のピストンリング1を設けた往復圧縮機2の全体構成を示している。この往復圧縮機2は2段式の往復圧縮機であって、低段側の圧縮部7と、後段側の圧縮部8を備えている。
FIG. 6 shows an overall configuration of a
低段側の圧縮部7は、シリンダー70と、シリンダー70内に往復摺動可能に設けられたピストン71を備えている。シリンダー70は圧縮室700を備えている。圧縮部7は、ピストン71の往復摺動により圧縮室700内にガスを吸い込んで所定圧に圧縮する。このように圧縮されたガスは、連絡通路91を通してタンク92内に貯留され、所定圧(例えば35MPa)に維持される。
The low-
高段側の圧縮部8は、シリンダー80と、シリンダー80内に往復摺動可能に設けられたピストン81を備えている。シリンダー80は、図7に示すように、圧縮室802が形成されたシリンダー本体803と、シリンダー本体803の内側に嵌め込んで固着された円筒状のシリンダーライナー801とを備えている。シリンダー80の内周面800はシリンダーライナー801で構成されている。そして、本実施形態のピストンリング1は、この高段側の圧縮部8が備えるピストン81に装着されている。
The
高段側の圧縮部8は、タンク92内に貯留された圧縮ガスをピストン81の往復摺動により連絡通路93を介して圧縮室700内に吸い込み、このガスを一段高圧(例えば100MPa)に圧縮する。圧縮部8で圧縮された圧縮ガスは、送出通路94を通して送出されるようになっている。なお、送出通路94には、圧縮部8で圧縮された圧縮ガスを冷却するためのクーラー95(図6参照)が設けられている。
The high-
図6に示される高段側の圧縮部8を駆動する駆動部90は、ピストン81の基端に一端が連結されたピストンロッド900と、ピストンロッド900の他端が連結され且つガイドシリンダー901内に往復動可能に設けられたクロスヘッド902と、クロスヘッド902に一端が連結された連接棒903と、連接棒903の他端が連結され且つクランクケース904に回転可能に支持されたクランクシャフト905と、クランクシャフト905にプーリーとベルトとからなる動力伝達機構906を介して動力伝達可能に連結された駆動モーター907とを備えている。駆動部90は、駆動モーター907の駆動によりクランクシャフト905の回転及びガイドシリンダー901内でのクロスヘッド902の往復摺動を生じさせ、最終的にシリンダー80内でのピストン81の往復摺動を生じさせる。
6 includes a
図示は省略するが、低段側の圧縮部7を駆動する駆動部は、後段側の圧縮部8を駆動する駆動部90と同様のものである。なお、低段側の圧縮部7を駆動する駆動部は、駆動部90とは異なる構造を有するものであってもよい。また、低段側の圧縮部7を駆動する駆動部は、駆動部90と駆動源が同じものであってもよい。
Although not shown, the drive unit that drives the lower-
図6中、96はタンク92内のガスをシリンダー80内に導入するためのガス導入通路である。図6中、97は、シリンダー80の圧縮室802側からクランクケース904側にまで漏れた圧縮ガスを低段側の圧縮部7の吸い込み側に戻すための戻し通路である。また、図6中、98は、戻し通路98に設けられたフィルターである。
In FIG. 6, 96 is a gas introduction passage for introducing the gas in the
以上説明した本実施形態のピストンリング1は、第1リング5が、第2リング6に臨む被押圧面512を備えており、この被押圧面512が半径方向外側に行く程ピストン軸方向において第2リング6側に近づいている。このため、ピストン81の駆動時においてシリンダー80内の高圧側のガスによって第2リング6が低圧側に押圧されたとき、この第2リング6によって第1リング5がシリンダー80の内周面800の存在する半径方向外側に押圧されるようになる。このため、第1リング5はシリンダー80の内周面800に大きな力で押し付けられるようになり、シール性を向上することができる。また、第2リング6の第1リング5に臨む押圧面641に、第1リング5の合口50に通じる低圧溝642が形成されている。このため、ピストン81の駆動時には、シリンダー80内の低圧側のガスが、第1リング5の合口50を介して第2リング6の低圧溝642に入り込み、低圧溝642内は低圧になる。このため、第1リング5の被押圧面512は第2リング6の押圧面641によって大きな力で押圧されて被押圧面512と押圧面641がしっかりと密着する。このため、シール性をさらに向上することができる。
In the
また、被押圧面512には、本実施形態のように、低圧溝642に嵌め込まれる突部52が形成されることが好ましい。このようにすることで、第1リング5が第2リング6に対して半径方向に移動しようとしたときには、突部52が第2リング6に引っ掛かって、第1リング5が第2リング6に対して半径方向に移動することが防止される。このため、第1リング5と第2リング6が一体的になり、第1リング5と第2リング6は均等に摩耗しやすくなる。
In addition, the pressed
また、ピストンリング1は、本実施形態のように、低圧溝642が第2リング6の周方向に延びてその両端が第2リング6の合口60に臨む両端面514,515から開口しないように形成されることが好ましい。このようにすることで、シリンダー80内の高圧側のガスが、第2リング6の合口60を介して低圧溝642に入り込み難くなり、低圧溝642内を十分に低い圧力にすることができる。このため、第1リング5の被押圧面512と第2リング6の押圧面641は、より一層密着する。
Further, as in the present embodiment, the
また、本実施形態の往復圧縮機2は、以下の構成である。すなわち、シリンダー80の圧縮室802に吸い込まれたガスを、シリンダー80内のピストン81で圧縮する往復圧縮機である。ピストン81の外周面811にリング溝810が形成される。リング溝810にピストンリング1が設けられ、ピストンリング1の第2リング6が第1リング5の圧縮室802側に重ねて配置される。この構成を有する往復圧縮機2は、既述のピストンリング1によって圧縮室802側のガスが低圧側に漏れることを防止することができ、圧縮室802内のガスを効率良く圧縮することができる。
Moreover, the
なお、本実施形態では、ピストンリング1の第1リング5に突部52を設けたが、突部52は省略してもよい。このようにすると、ピストンリング1をピストン81に装着するにあたって、ピストン81のリング溝810に第2リング6を嵌め込んだ後にリング溝810に第1リング5を嵌め込む作業が容易になる。
In the present embodiment, the
(第2実施形態)
次に第2実施形態について説明する。なお、以下の説明では前記実施形態と同一の構成については同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. In the following description, the same components as those in the above embodiment are given the same numbers, and redundant descriptions are omitted.
ところで、ピストンリング1のシール性が高すぎると、ピストン81に多数のピストンリング1を装着した場合に、最も高圧側に位置するピストンリング1だけが機能し、このピストンリング1だけが摩耗してしまう恐れがある。
By the way, if the sealing performance of the
そこで、本実施形態の第2リング6の低圧溝642は、図8に示されるように第2リング6の合口60に臨む端面から開口している。具体的に低圧溝642は、長さ方向の一端が合口60に臨む一方の端面67から開口し、長さ方向の他端が合口60に臨む他方の端面67から開口している。つまり、低圧溝642の長さ方向の両端は、第2リング6の合口60側に開口している。
Therefore, the low-
低圧溝642の長さ方向の中間部646は、両端部647よりも溝幅が広くなっており、第1リング6の突部52は低圧溝642の中間部646にのみ嵌め込まれるようになっている。
The
本実施形態のピストンリング1にあっては、第2リングの合口60が低圧溝642を介して第1リング5の合口50と連通する。このため、高圧側のガスは、第2リングの合口60から低圧溝642及び第1リング5の合口50を通じて低圧側にわずかに漏れ出すようになる。よって、ピストン81に多数のピストンリング1を装着した場合に、多数のピストンリング1を均等に摩耗させることができ、ピストンリング1の長寿命化を図ることができる。
In the
また、ピストンリング1が摩耗すれば第1リング5の合口50や第2リング60の合口60が開く。しかし、本実施形態では高圧側のガスを低圧溝642を介して低圧側に漏れ出させるため、合口50,60の開き量にかかわらず、前記ガスの漏れ量を安定させることができる。また、例えば低圧溝642の長さ方向の両端部の溝幅を調整する等して、前記ガスの漏れ量を容易にコントロールすることもできる。
Further, when the
なお、本実施形態では、低圧溝642の長さ方向の両端側を合口60側に開口するようにしたが、低圧溝642の長さ方向の一端側のみを合口60に開口するようにしてもよい。
In the present embodiment, both end sides in the length direction of the
また、前記各実施形態では、本発明のピストンリング構造を、2段式往復圧縮機2における高段側の圧縮部8のピストンリング1に適用したが、2段式往復圧縮機2における低段側の圧縮部7のピストンリングや、2段式以外の往復圧縮機における圧縮部のピストンリングに適用してもよい。
In each of the above embodiments, the piston ring structure of the present invention is applied to the
また、前記各実施形態ではピストンリング1を圧縮機に設けた例について説明したが、本発明のピストンリング1は、ピストンエンジンに設けられるものであってもよい。
Moreover, although each said embodiment demonstrated the example which provided the
1 ピストンリング
2 往復圧縮機
5 第1リング
50 合口
52 突部
512 被押圧面
6 第2リング
60 合口
641 押圧面
642 低圧溝
644 低圧溝の一端部
645 低圧溝の他端部
80 シリンダー
802 圧縮室
81 ピストン
810 リング溝
DESCRIPTION OF
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- 2014-03-07 JP JP2014045148A patent/JP5727643B1/en active Active
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